1. Введение
Данный глоссарий предназначен для начинающих и опытных энтузиастов FDM 3D-печати. Здесь собраны и разжеваны ключевые термины, с которыми вы столкнетесь при работе с 3D-принтером, от типа материала до калибровки устройства. Я специально уделяю внимание спорным и часто неправильно используемым понятиям, чтобы вы могли говорить на одном языке с сообществом.
Для начала стоит отметить, что в быту получили распространение две технологии 3D-печати:
- FDM/FFF (Fused Deposition Modeling/Fused Filament Fabrication) — послойное наплавление расплавленного пластика через экструдер.
- SLA/DLP (Stereolithography/Digital Light Processing) — печать УФ-смолой, основанная на послойном отверждении жидкого материала под действием луча лазера или УФ-проектора).
В статье рассматриваются термины для самого популярного вида аддитивных технологий — это FDM/FFF 3D-печать.
2. Материалы для FDM-печати
- PLA — простой в печати. Температура печати 190–220°C. Нагрев стола 60°C. Обдув 100%.
- PETG — гигроскопичный, требует предварительной сушки при 60-65°C. Температура печати 220–250°C. Нагрев стола 80°C. Обдув 40-80%,
- ABS — термостойкий, токсичен при плавлении, низкая устойчивость к ультрафиолетовому излучению (солнечный свет). Температура печати 230–260°C. Нагрев стола 100–110°C и закрытая камера. Минимальный обдув.
- TPU — гибкий, требует сушки и медленной печати. Температура печати 190–220°C. Нагрев стола 35-40°C.
- Нейлон — нейлоны бывают разные, но все требуют сушки при 80°C в течение 6–20 часов и продвинутых навыков печати. Температура печати 240–300°C. Нагрев стола 100-110°C. Минимальный обдув.
- Композитные филаменты — созданы на основе разных материалов (PLA, PETG, ABS и др.) с добавками (древесина, металл, углеродное волокно, стекло и т.д.). Абразивные, требуют износостойкого сопла. Температура печати, нагрев стола и обдув зависят от базового пластика.
- PVA — водорастворимый пластик-поддержка. Печатается при 190–210°C, требует сушки и герметичного хранения. Обдув 0–50%.
3. Процессы печати и частые дефекты
3.1 Процессы и настройки
Слайсинг (Slicing) — процесс подготовки 3D-модели к печати с помощью специальной программы-слайсера (например, OrcaSlicer, Cura, PrusaSlicer). Слайсер преобразует модель в G-код — набор команд для принтера.
Ретракт (Retraction) или откат — втягивание филамента назад в экструдер для остановки экструзии во время перемещения печатающей головки. Правильная настройка ретракции борется с дефектом стрингинга.
Коэффициенты Linear Advance (LA) в прошивке Marlin и Pressure Advance (PA) в Klipper — это алгоритм, который управляет давлением пластика в сопле. В чем суть? Экструдер не может мгновенно остановиться или начать движение. При резком замедлении головки в углах возникает переэкструзия (избыток пластика), а при разгоне — недоэкструзия (провалы, недостаток пластика). LA/PA математически компенсирует эту инерцию, заранее меняя скорость экструдера до того, как голова начнет ускоряться или замедляться.
Input Shaping / Resonance Compensation (Подавление резонансов) — это интеллектуальный алгоритм (доступный в Klipper и новых версиях Marlin), который подавляет вибрации и эхо (ringing) на отпечатке.
3.2 Дефекты и решения
Стрингинг или волосы, нити, паутина (Stringing / Hairs) — дефект в виде тонких нитей пластика между деталями модели. Частые причины: недостаточная ретракция, высокая температура печати, переэкструзия.
Переэкструзия — это дефект печати, при котором принтер подаёт и выдавливает больше пластика, чем требуется. Это приводит к избыточному наплавлению материала, искажению геометрии и ухудшению качества поверхности. Лечится подбором коэффициента потока в слайсере.
Слоновья нога — дефект, при котором нижние слои модели расплющиваются и выступают за границы заданного контура. Основание модели становится шире, чем должно быть, визуально напоминая ногу слона. Это критично для деталей, требующих точного сопряжения.
Варпинг (Warping) — отрыв углов или краев модели от стола из-за неравномерного охлаждения и усадки материала. Особенно характерен для ABS. Решение: использование закрытой камеры, подогрев стола, корректная настройка Z-смещения, кайма.
Расслоение (Delamination) — разделение слоев печати друг от друга. Причины: низкая температура печати, слишком высокий слой, сильное охлаждение, загрязненный филамент.
Мост (Bridging) — это процесс печати горизонтального участка между двумя точками опоры без поддержек снизу. Хороший мост — ровный и провисает незначительно. Плохой мост — провисает большими петлями или рвется.
Пробка — полное или частичное прекращение подачи филамента из-за засора в хотенде. Основные причины:
- Тепловая пробка : перегрев термобарьера, ведущий к преждевременному размягчению филамента в холодной зоне.
- Нагар: скопление обугленных частиц пластика в сопле или термоблоке из-за длительной печати на высоких температурах, остатков старого материала или низкокачественного филамента.
- Загрязнение: попадание инородных частиц (пыль, обломки пластика) в сопло.
Колд-пулл (Cold Pull, «холодное вытягивание») — эффективный метод очистки хотенда от пробки и нагара без разборки. Филамент (лучше всего нейлон, если нет, то PLA) заправляется в разогретый хотенд, после чего ему дают остыть до определенной температуры (обычно 90-110°C для нейлона) и резко вытягивают. Вместе с филаментом извлекается и пробка. Процедуру повторяют до полной чистоты.
Адгезия (Adhesion) — сцепление первого слоя со столом. Для её улучшения используют кайму (Brim) — широкую полосу по контуру модели, которая увеличивает адгезию.
Сушка филамента (Filament Drying) — процесс удаления влаги в специализированной сушилке или в сушилке для овощей.
4. Устройство FDM-принтера
4.0 Печатающая голова
Печатающая голова (в просторечии — «голова», от англ. Print Head или Toolhead) — это сборочный узел 3D-принтера, который перемещается в пространстве и объединяет все компоненты, отвечающие за подачу, плавление и укладку филамента. Это основной исполнительный механизм принтера.
4.1 Экструдер
Экструдер — русскоязычной среде термин часто используют для обозначения всей системы (подающий механизм + хотенд). Разделение компонентов на две части экструдерного узла:
1) Подающий механизм или фидер (англ. Extruder или Feeder) — механическая часть, которая толкает филамент к хотенду. В английской терминологии её также называют feeder (фидер), что дословно переводится как «податчик». Подающие механизмы бывают:
- Директ (Direct Drive) — подающий механизм расположен рядом с хотендом (подходит для гибких материалов).
- Боуден (Bowden Extruder) — подающий механизм вынесен за пределы головки, филамент подается через тефлоновую трубку (уменьшает вес каретки). Боуден экструдер устарел и не применяется в современных принтерах.
2) Хотенд (от англ. hotend — «горячий конец») — это ключевой компонент экструдера FDM/FFF 3D-принтера, отвечающий за нагрев, плавление и экструзию филамента (пластиковой нити) для послойного формирования объекта. Он обеспечивает точную подачу расплавленного материала через сопло на рабочую платформу (стол). Основные компоненты хотенда:
- Сопло (Nozzle) — металлическая деталь с отверстием, через которое выдавливается расплавленный пластик. Обычно изготавливается из латуни (для стандартных материалов) или закаленной стали/никелированной меди (для абразивных филаментов). Диаметр сопла (0.2–1.2 мм) влияет на точность и скорость печати.
- Термоблок (Heater Block) — алюминиевый или латунный блок, который передает тепло от нагревательного элемента к соплу. В нем также закрепляются термистор и нагревательный элемент.
- Термобарьер (Thermal Barrier или "горло") — изолирует нагретую зону от остальных частей принтера, предотвращая преждевременное плавление филамента. Может быть выполнен из нержавеющей стали, титана или композитных материалов (например, PEEK).
- Радиатор — это компонент системы охлаждения термобарьера. Задача радиатора — отводить и рассеивать тепло от холодной части термобарьера, вплоть до термобарьера. Если термобарьер не охлаждается должным образом, тепло будет «ползти» вверх: холодная часть хотэнда тоже будет нагреваться, а вместе с ней — филамент, что может привести к пробке.
- Нагревательный элемент (Heater Cartridge) — керамический или металлический элемент, обеспечивающий нагрев термоблока до требуемой температуры (до 300°C и выше для материалов вроде нейлона).
- Термистор/термопара (Thermistor/Thermocouple) — датчик, измеряющий температуру термоблока и передающий данные на управляющую плату для поддержания стабильного нагрева.
4.2 Спорные термины и уточнения
Экструдер (Extruder) vs Хотэнд (Hotend):
- В английской терминологии:
Extruder — только механизм подачи филамента (мотор и шестерни).
Hotend — нагревательный блок (сопло, термобарьер, хитблок). - В русском языке «экструдером» часто называют весь узел (подачу + хотэнд), что технически неверно.
Экструдер vs Голова (Toolhead):
- Голова — это обобщающее название для всего подвижного узла, который включает в себя хотэнд, экструдер (в системах с прямым приводом), вентиляторы и датчики.
- Экструдер (в строгом смысле) — это только механизм подачи филамента (мотор и шестерни).
- Частая ошибка: В быту словом «экструдер» часто ошибочно называют либо хотэнд, либо всю голову в сборе. Например, фраза «я поменял экструдер» может на самом деле означать «я поменял весь модуль головы» или «я поменял только хотэнд». Для точности всегда лучше уточнять.
4.3 Стол
Стол 3D-принтера (Bed) — это рабочая платформа, на которой происходит послойное формирование объекта в процессе FDM/FFF 3D-печати. Он обеспечивает устойчивое крепление модели к поверхности, предотвращает деформацию (коробление) материала при остывании и способствует адгезии (сцеплению) первого слоя. От качества и настройки стола напрямую зависит точность печати и успешность всего процесса.
Тензодатчик (Strain gauge) — датчик, измеряющий давление (усилие). Когда сопло касается стола, нагрузка на тензодатчик возрастает, что позволяет построить карту высот стола.
Индуктивный датчик (Inductive Sensor) — бесконтактный датчик, определяющий расстояние до металлической поверхности стола. Не работает со стеклом или ПЭИ пластинами без специального металлического основания.
BLTouch (BLTouch) — механический датчик, который с помощью выдвижного щупа физически касается стола для определения его высоты. Универсален и работает с поверхностями любого типа.
4.4 Вентиляторы
- Модельный (Part Cooling Fan) — обдувает пластик для быстрого застывания, чаще всего устанавливается на голове принтера. Критически важен для печати материалов с резким охлаждением (PLA), влияет на качество свесов и мелких деталей.
- Боковой AUX (Auxiliary Fan) — дополнительный обдув сложных участков, чаще всего это боковой вентилятор, установленный на корпусе закрытого принтера.
- Вытяжной — находится на задней стенке закрытого принтера удаляет горячий воздух, иногда имеет угольный фильтр. Ключевой элемент для печати ABS и других материалов, выделяющих токсичные испарения. Угольный фильтр помогает нейтрализовать запах и частично очистить воздух от летучих органических соединений.
- Вентилятор охлаждения радиатора хотэнда — небольшой, но всегда работающий вентилятор, задача которого — обдувать радиатор хотэнда и не давать термобарьеру нагреваться сверху.
5. Прошивки и ПО
- Марлин (Marlin) — самая распространенная, надежная и универсальная прошивка с открытым исходным кодом. Прошивка Марлин постепенно утрачивает свое лидерство, в замен её производители часто ставят Клиппер.
- Клиппер (Klipper) — высокопроизводительная прошивка. Её ключевая особенность в том, что тяжелые вычисления происходят на внешнем одноплатном компьютере (например, Raspberry Pi), а плата принтера выполняет только простые команды. Это позволяет достичь более высоких скоростей и плавности печати. Требует больше усилий для настройки.
- Проприетарные прошивки (Bambu Lab) — закрытое программное обеспечение, заточенное под конкретные модели принтеров. Обычно предлагают удобство «из коробки» (как у Bambu Lab), но ограничивают пользователя в глубокой настройке и модификациях.
6. Скорость vs Объемный поток
Скорость печати — измеряется в миллиметрах в секунду (мм/с) и показывает, как быстро движется печатающая головка.
Объемный поток (Volumetric Speed (FlowRate) — максимальный объем пластика (в мм³/секунду), который ваш хотэнд способен расплавить и подать.
В чем связь? Если вы зададите слишком высокую скорость печати для большого сечения нити (например, печатаете толстым соплом 0.8 мм на высокой скорости), вы превысите максимальный объемный поток своего хотэнда. Принтер будет пытаться продавить больше пластика, чем тот успевает плавиться, что приведет к недоэкструзии (недостаточному выдавливанию), пропускам слоев и скрежету шестерней экструдера.
Как избежать? В современных слайсерах (PrusaSlicer, OrcaSlicer) можно включить ограничение объемного потока, чтобы программа автоматически снижала скорость, когда это необходимо.
Чтобы определить максимальный объемный поток, делают калибровку потока под каждый вид пластика, так как разные пластики имеют разный максимальный поток.
Заключение
Этот глоссарий — лишь отправная точка в увлекательном мире FDM 3D-печати. Не бойтесь экспериментировать, углубляться в настройки и учиться на своих ошибках. Помните, что даже у самых опытных мастеров первые слои иногда идут волной. Главное — понимать процессы, которые стоят за каждым термином из этой статьи. Удачных вам отпечатков!
Подписывайтесь на мой канал на Дзене, если вам понравилась статья